埃达克岩与斑岩铜矿.PDF

收稿日期 2002 - 08 - 06 基金项目国家 “973” 项目G1999043206 - 05及中国科学院知识创新工程基金项目 KZCX1 - 07 ,KZCX2 - SW - 119 ,KZCX2 - 1041 作者简介张旗1937 , 男汉族 , 研究员,博导,主要从事蛇绿岩、 镁铁-超镁铁岩及埃达克岩的研究 1 文章编号1007 - 3701200203 - 0085 - 06 埃 达 克 岩 与 斑 岩 铜 矿 张 旗1 王元龙1 张福勤1 王 强2 王 焰3 1 1 中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029 ; 21 中国科学院广州地球化学研究 所,广东 广州510640 ; 31 西北大学地质系,陕西 西安710069 摘要埃达克岩与斑岩铜矿有着密切的关系,世界级的斑岩铜矿大多与O型埃达克岩有关,表明 板片部分熔融形成的 O 型埃达克岩最有利于成矿,而我国的斑岩铜矿大多与C型埃达克岩有 关。埃达克岩可以作为找矿标志来使用,从而开辟了一条新的找矿思路,对寻找超大型和超巨型 斑岩铜矿会有所启发。文中指出,中国北方造山带、 吉黑东部和冈底斯地区具有寻找斑岩铜矿的 广阔前景。 关键词埃达克岩;斑岩铜矿;找矿方向;找矿思路 中图分类号 P588114 ;P618141 文献标识码 A 1 前 言 埃达克岩adakite是Defant等[1]研究阿留申群岛新生代火山岩时提出来的术语,它不是指某一种具 体的岩石,而是指具有特定地球化学性质的一套中酸性火山岩和侵入岩组合,包括安山岩、 英安岩、 安粗 岩、 石英闪长岩、 花岗闪长岩、 石英二长岩、 英云闪长岩、 斜长花岗岩等。其地球化学标志是SiO2≥56 , Al2O3≥15 , MgO 6 ,贫Y和Yb Y≤1810 - 6 , Yb≤11910 - 6 ,Sr 400 10 - 6 , LREE富集,无Eu异常或有轻微的负Eu异常。 87Sr/86Sr 比值小于01704 ,εNd通常 0[1]。埃达克岩贫Y 和Yb ,暗示部分熔融时有石榴石稳定存在,富Al ,Sr ,而Eu负异常不明显,说明熔融时斜长石在源区不稳 定[1 ,2]。 最近的研究发现,埃达克岩adakite或埃达克质岩adakitic rock与低温热液和斑岩金、 铜、 钼的成矿 作用有密切联系[2～6]。埃达克岩可以分为O型埃达克岩与板块俯冲作用有关和C型埃达克岩下地壳 熔融形成 , 它们都有利于形成斑岩铜矿。有意义的是,世界级的斑岩铜矿大多与O型埃达克岩有关,例 如智利的Ckuquicamata ,铜金属储量6 935万t ,La Escondida ,2 880万t[7]和El Abra , 1 450万t[5]。C型 埃达克岩也可以形成大型和超大型斑岩铜矿,如江西德兴和西藏玉龙。 斑岩铜矿是世界铜矿最重要的工业类型,储量约占世界铜储量的55 ,且多集中在大型-超大型斑 岩矿床中。据统计,世界99个500万t以上的超大型铜矿中,斑岩型有63个,占铜总储量的63 [8]。斑 岩铜矿的分类方案很多,Taylor[9]根据矿床的元素组合将斑岩铜矿分为Cu - Au - Ag型岛弧型和Cu - Mo型科迪勒拉型。芮宗瑶等[10]依据岩浆侵位和矿化深度将斑岩铜矿划分为火山斑岩矿床、 浅成斑岩 矿床和中深成斑岩矿床。克里夫佐夫等[11]将斑岩铜矿分为4个岩浆系列 1 辉长-闪长岩-英云闪长 岩系列,Cu - Au闪长岩模式 ;2 闪长岩-花岗闪长岩系列,Mo - Cu花岗闪长岩模式 ; 3 闪长岩-二长 闪长岩-二长岩系列,Cu - Mo二长岩模式 ;4 闪长岩-花岗闪长岩-花岗岩系列,Mo花岗岩模式。王 华 南 地 质 与 矿 产 2002年 Geology and Mineral Resources of South China 第3期 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 之田等[12]按照斑岩铜矿形成的大地构造环境并结合矿化类型与火山-深成岩浆建造特征,将斑岩铜矿划 分为3类即大陆边缘型以Cu ,Mo为主,花岗闪长岩-石英二长岩类、 岛弧型Cu ,Au为主,闪长岩类、 正长岩类、 二长岩类和大陆内部型 Cu 为主,花岗闪长岩类。还有将斑岩划分为钙碱性和碱性2类[13]。 我国铜矿资源紧缺,解决中国铜矿资源的出路在斑岩铜矿。埃达克岩与斑岩铜矿的密切关系给我们 开辟了一条新的找矿思路,提出了新的找矿方向和找矿方法,希望能够对寻找超大型和超巨型的斑岩铜矿 有所启发。 2 埃达克岩与斑岩铜矿 Thieblemont等[3]统计了全球43个Au ,Ag ,Cu和Mo低温热液和斑岩矿床,发现其中的38个与埃达 克岩有关。因此,他们得出结论在全球规模上美国西部、 智利、 巴布亚新几内亚 , 多数埃达克岩省也是 重要的成矿省;在地区规模上,多数矿床的主岩为埃达克岩;在矿区规模上,当埃达克岩与非埃达克岩共存 时,成矿主要与前者有关。Oyarzun等[4]通过对智利北部斑岩铜矿的研究发现,古新世-早中新世 “正常 的REE分布为右倾型,但HREE亏损不明显” 钙碱性中酸性火成岩与较小规模的斑岩铜矿 Na2O ,因此,许多作者 认为它们属于钾玄岩系列[17 ,18 ,24],其物质来源于交代地幔源区[24]。我们认为,经典的钾玄岩系列是指中 基性的火成岩,故钾玄岩系列来自富集地幔的观点也为绝大多数研究者所接受。然而,上述富碱斑岩主要 是酸性侵入岩 SiO 2含量分别为玉龙地区, 63 ～74 ;西范坪, 62 ～66 ;冈底斯, 68 ～ 70 [15 ,17 ,23] , 与经典的钾玄岩概念有差别。因此,我们认为这些 “富硅的” 富碱斑岩更可能是基性岩成分 的下地壳熔融形成的。至于岩体富K可能有下列几种原因或源区富K,或部分熔融程度较低,或熔融的 压力更高[26]。总之,究竟如何认识该类斑岩的特点及其成因,还需要进一步的研究。 综上所述,与埃达克岩有关的斑岩铜矿产出的构造环境大体有3类 1 岛弧环境,如北美、 菲律宾; 2活动陆缘环境,如安第斯和巴布亚新几内亚 ;3 陆内环境,如德兴和玉龙。根据目前的认识,中国发现 78第3期 张 旗等埃达克岩与斑岩铜矿 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 的大型-超大型斑岩铜矿,除少数外如土屋、 多宝山、 乌奴格吐山等 , 大多属于第3种构造环境。而世 界上规模最大的斑岩铜矿多产于与消减作用有关的构造环境,因此,从这个角度上来说,我国在斑岩铜矿 找矿上仍然具有广阔的前景。 3 中国斑岩铜矿找矿方向 我国铜矿资源一直偏紧,铜进口量年复一年增加,缓解这一严峻形势的措施之一是加强大型-超大型 斑岩铜矿的寻找[27]。我们认为,解决中国铜矿资源的出路是寻找超大型和超巨型的斑岩铜矿,其找矿方 向的重点建议首选中国北方造山带,其次为吉黑东部和西藏冈底斯地区。 311 世界斑岩铜矿主要集中在环太平洋地区 据统计,全世界34个500万t级以上的超大型斑岩铜矿床中,有26个集中于太平洋东岸中新生 代[27]。世界最大的斑岩铜矿 1000万 t 、 斑岩钼矿 200万 t 、 斑岩金矿 500t及斑岩银矿 2 万 t ,绝大多数集中在环太平洋地区[7]。以智利为例,至少有3个千万吨级的斑岩铜矿与埃达克岩有关[4]。 有人认为,中国东部属于中新生代的环太平洋构造带。据我们研究,中国东部除了吉林、黑龙江东 部以外,具古老陆壳基底的华北、华南和东南沿海均不属于环太平洋带。而世界上最接近中新生代环太 平洋构造格局的是晚元古宙-早石炭世的古亚洲洋造山带,该带内洋壳残片、消减杂岩、岛弧岩浆岩和 增生杂岩非常发育,而陆块很少。冈底斯造山带位于新特提斯造山带东段,后者也是世界重要的斑岩铜 矿带。冈底斯一个重要的特点是其形成的机制非常类似于安第斯,在冈底斯花岗岩和火山岩中已经有了 埃达克岩的迹象[23 ,28]。安第斯斑岩铜矿的规模非常之大,我们有理由相信冈底斯有可能成为另外一个 “安第斯” 。 312 中亚-中国北方、 吉黑东部和冈底斯斑岩铜矿资源现状 8090年代以来,中亚成矿域的研究逐渐引起人们重视[8 ,29],中亚也是世界重要的斑岩铜矿带,如哈 萨克斯坦的阿克斗卡 588 万t ,乌兹别克斯坦的卡尔玛克尔1050～1125万 t 和达利涅耶 321 万 t [30]。 在中国北方造山带中已经发现了若干斑岩铜矿,如阿尔泰南缘、 博罗科努-觉罗塔格、 北山、 白乃庙和 多宝山[27],土屋斑岩铜矿即位于博罗科努-觉罗塔格矿带。与周边国家和地区斑岩铜矿带对比,新疆具 有类似的成矿地质条件,有希望找到新的大型超大型斑岩铜矿[8]。据我们初步分析,阿尔泰南缘-东准 噶尔、 天山、 内蒙中部-黑龙江西部3个地区可以作为首选的找矿地区,那里的岛弧岩浆岩发育,O型埃达 克岩多,且已发现若干与埃达克岩有关的斑岩铜矿。 吉黑东部属于环太平洋带,那里的中生代岩浆活动异常发育,花岗岩大多属于I型,有许多类似埃达 克岩的地球化学特征,已发现一些斑岩矿床,如黑龙江团结沟金矿、 吉林小西南岔铜矿、 吉林大黑山钼矿 和四平山门银矿,虽然研究程度较低,岩浆岩性质不清,矿床规模不大,但有很大的找矿潜力。 冈底斯斑岩铜矿已经取得突破性的进展,已发现两个大型和若干中小型的斑岩铜矿,据研究上述斑岩 铜矿类似于玉龙斑岩铜矿的特征[23 ,25],下一步的任务是探索有否类似智利那样的斑岩铜矿的可能性。 4 结语 1Defant等[2]指出,埃达克岩和富Nb岛弧玄武岩可以作为找矿标志来使用 ,埃达克岩找Au ,Cu矿 的意义相当于金伯利岩找金刚石。因此,从埃达克岩入手去找斑岩铜矿,是一个值得尝试的找矿思路。 2O 型和C型埃达克质岩石均有利于成矿,但世界级的斑岩铜矿多与O型埃达克岩有关,而我们在 这方面的研究还很薄弱,因此,注意发现和寻找与O型埃达克岩有关的斑岩铜矿,应当是我们今后努力的 重要目标。 3埃达克岩的出现代表了一次构造事件一次板块消减事件或一次陆陆碰撞事件。因此,埃达克岩 88 华 南 地 质 与 矿 产 2002年 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 往往成带分布,如果在一个地区发现了埃达克岩,即可沿该岩浆岩带的展布向前后追索。应当注意发现规 模小的岩体,因为斑岩铜矿大多与小岩体有关;但也要注意大岩基,因为大岩基与区域岩浆活动有关,而且 往往是小岩体的根。 4埃达克岩与斑岩铜矿成矿作用的关系是一个新问题,它提供给我们一个新的找矿思路,有许多问 题还不清楚,需要我们去探索,希望这个探索能够开创中国斑岩铜矿找矿的新局面。 参考文献 [1] Defant M J ,Drummond M S1Derivartion of some modern arc magmas by melting of young subduction lithosphere1Nature , 1990 ,6626651 [2] Defant M J ,XuJ F ,Kepezhinskas P ,et al1Adakites some variationson a theme1Acta Petrologica Sinica ,2002 ,18 1291421 [3] Thieblemont D ,Stein G,Lescuyer J L1Gisements epithermaux et porphyriquesla connexion adakite1Earth Planet Sci ,1997 , 325 1031091 [4] Oyarzun R ,Mrquez A ,Lillo J , et al1Giant versus small porphyry copper deposits of Cenozoic age in northern Chile adakitic versus normal calc2alkaline magmatism1Mineral Deposit , 2001 ,36 7947981 [5] Bellon H , Yumul Jr G P1Miocene to Quaternary adakites and related rocks in western Philippine arc sequences1Earth and Planetary Sciences ,2001 ,333 3433501 [6]王强,赵振华,许继峰,等 1 扬子地块东部埃达克质adakite2 like 岩浆及其动力学与成矿意义[A]1 见埃达克质岩及其 地球动力学意义学术研讨会论文摘要[C]1 北京,2001141441 [7]戴自希 1 全球超巨型金属矿床区 [A]1 见中国地质矿产信息研究院编著1 走向21世纪的地学与矿产资源[M]1 北京地质出版社, 199613542 ,2051 [8]刘德权,唐延龄,周汝洪 1 新疆斑岩铜矿的成矿条件和远景 1 新疆地质, 2001 ,19 43481 [9] Taylor D , Leeuwen T U1Porphyry2type deposits in southern Asia , Mining Geology Specials issue ,1980 ,8 951161 [10]芮宗瑶,黄崇轲,齐国明,等 1 中国斑岩铜钼矿床[M]1 北京地质出版社,198413501 [11]克里夫佐夫 АИ,19861 世界斑岩铜矿床[M]1 王肇芬等译 1 北京地质出版社, 199012651 [12]王之田,秦克章,张守林 1 大型铜矿地质与找矿[M]1 北京冶金工业出版社,19941 [13]李朝阳,等著 1 中国铜矿主要类型特征及其成矿远景[M]1 北京地质出版社,200013511 [14]喻亨祥,林锦富,刘家远,等 1 新疆乌伦布拉克隐爆角烁岩筒型斑岩铜矿成矿地质特征[J ]1 地质与勘探,1998 ,34 8 131 [15]李立主,杨仕长,康本和 1 盐源县西范坪-模范村喜马拉雅期斑岩群地质特征及找矿前景探讨[J ]1 四川地质学报, 1995 ,15 2832931 [16]陈文明 1 论东天山土屋-延东斑岩铜矿的容矿岩[A]1 见东天山铜多金属矿床成矿过程和成矿动力学及找矿预测 新技术新方法会议论文及摘要集 [C] 1 北京,200111231281 [17]张玉泉,谢应雯,邱华宁,等 1 钾玄岩系列藏东玉龙铜矿带含矿斑岩元素地球化学特征[J ]1 地球科学,1998 ,23 557 5611 [18]毕献武,胡瑞忠,叶造军,等 1A型花岗岩类与铜成矿关系研究 以马厂箐铜矿为例[J ]1 中国科学D ,1999 ,29 3894951 [19]赵元艺,赵广江 1 黑龙江多宝山铜矿田稀土元素地球化学特征及多宝山铜矿床成因模式[J ]1 吉林地质, 1995 ,2 71771 [20]芮宗瑶,王福同,李恒海,等 1 新疆东天山斑岩铜矿带的新进展[J ]1 中国地质, 2001 ,28 11161 [21] Kay R W , Kay S M1Andean adakites three ways to make them1Acta Petrologica Sinica , 2002 ,19 3033111 [22]许继峰,王强,徐义刚,等 1 宁镇地区中生代安基山中酸性侵入岩的地球化学亏损重稀土和钇的岩浆产生的限制[J ]1 岩石学报, 2001 ,17 576584 [23]曲晓明,侯增谦,黄卫 1 冈底斯斑岩铜矿化带西藏第二条 “玉龙” 铜矿带[J ]1 矿床地质,2001 ,20 3553661 [24]张玉泉,谢应雯,邱华宁,等 1 钾玄岩系列藏东玉龙铜矿带含矿斑岩Sr ,Nd ,Pb同位素组成[J ]1 地质科学, 1998 ,33 3593661 [25]侯增谦,曲晓明,黄卫,等 1 冈底斯斑岩铜矿成矿带有望成为西藏第二条 “玉龙” 铜矿带[J ]1 中国地质,2001 ,28 27 98第3期 张 旗等埃达克岩与斑岩铜矿 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. 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However ,porphyry copper deposits in China are mainly associated with C2type adakites. Adakite hence is a new exploration indicator stimulative to further finding of large2or superlarge2sized porphyry copper deposits. It is concluded that potential excellent explo2 ration areasfor porphyry copper deposit in China are the North China orogenic belt ,East Jilin and Heilongjiang Province and Gandise orogenic belt. Key words adakite ; porphyry copper deposit ; prospecting target ; exploration idea 09 华 南 地 质 与 矿 产 2002年 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.